Recloser là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Chu Văn An

Là một loại thiết bị đóng cắt, recloser không chỉ có chức năng đóng cắt, bảo vệ mạch điện khỏi sự cố mà còn tích hợp nhiều chức năng thông minh của các thiết bị khác. Vậy chính xác recloser là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này như thế nào? Hãy cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu rõ hơn về điều đó qua bài viết sau.

Recloser là gì?

Recloser (hoặc recloser tự động) là thiết bị đóng cắt tự động, tự động đóng mạch sau khi được mở do sự cố. Về cơ bản, recloser đóng vai trò như một công tắc điện tự động ở cấp điện áp 38kV. Khi xảy ra sự cố trong hệ thống, chẳng hạn như đoản mạch hoặc quá tải, recloser sẽ tự động kiểm tra hệ thống dây điện để xác định xem sự cố đã được khắc phục chưa. Nếu sự cố chỉ là tạm thời, recloser sẽ tự động khởi động lại và khôi phục nguồn điện.

Recloser được phát minh ở Hoa Kỳ vào giữa những năm 1900 và lần đầu tiên được Tập đoàn Kyle đưa vào sử dụng thương mại vào những năm 1940. Các máy đóng lại thời kỳ đầu chỉ đơn giản là thiết bị đóng cắt thủy lực đổ đầy dầu có tích hợp rơle bảo vệ cơ bản. Đến những năm 1980, sự ra đời của rơle bán dẫn SSR đã làm cho các máy đóng lại trở nên phức tạp hơn và có khả năng xử lý nhiều loại sự cố đường dây. Các recloser ngày nay được nâng cấp từ các phiên bản lỗi thời và bao gồm các chất cách điện rắn và buồng chân không làm gián đoạn dòng điện và dập tắt hồ quang.

Recloser được đánh giá là hoàn hảo giúp các công ty điện lực tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí; tăng doanh thu và giảm chi phí vận hành cho nhà máy, doanh nghiệp. Lý do là bởi dòng máy cắt trung thế này chỉ cần nháy đèn một hoặc hai lần là có thể tự động khôi phục nguồn điện. Đối với các sự cố điện cần kỹ sư sửa chữa, recloser giảm thiểu diện tích mất điện và hỗ trợ nhanh chóng xác định vị trí sự cố, từ đó giảm thiểu tần suất mất điện tức thời trung bình (MAIFI) và thời gian cung cấp trung bình của hệ thống (SAIDI).

Cấu trúc Recloser

Bản chất của recloser là một thiết bị đóng cắt thông minh nên cấu tạo cơ bản bao gồm các cầu dao truyền thống và bộ điều khiển gồm các mạch điện tử có thể lập trình số lượng cầu dao và thời gian đóng dựa trên đặc điểm sự kiện. Bộ điều khiển còn có chức năng đo lường, bảo vệ, lưu trữ dữ liệu sự kiện (P, U, I), giám sát đường dây và kết nối hệ thống, điều khiển từ xa.

Recloser thường bao gồm ba phần chính: hệ thống chuyển mạch, hệ thống điều khiển và hệ thống truyền tải.

• Tắt hệ thống: Bộ phận chịu trách nhiệm làm gián đoạn dòng điện khi có sự cố xảy ra. Recloser sử dụng buồng chân không để dập hồ quang và sử dụng khí SF6 hoặc cách điện bằng dầu để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
• Hệ thống điều khiển: Đóng vai trò là “bộ não” của recloser, có khả năng phát hiện lỗi, phân tích và đưa ra quyết định đóng cắt tự động.
• Hệ thống truyền động: Nó là cầu nối giữa hệ thống điều khiển và hệ thống chuyển mạch. Bộ phận này nhận lệnh từ bộ điều khiển và tác động lên cơ cấu đóng mở của recloser để đảm bảo quá trình đóng mạch được diễn ra nhanh chóng và chính xác.

Xem thêm: Máy cắt khí SF6 là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng

Chức năng và nguyên lý làm việc của recloser

Trên đường dây cao thế, có tới 90% các vụ tai nạn điện chỉ mang tính chất tạm thời như sét đánh, cành cây rơi khỏi dây điện, động vật bị điện giật… nên sẽ sớm kết thúc. Trong những trường hợp này, recloser có thể xác định bản chất của sự cố, sau đó ngắt kết nối và khôi phục nguồn điện. Nếu sự cố vẫn tiếp diễn, recloser sẽ tiếp tục đóng và cắt mạch cho đến khi đạt đến giới hạn cài đặt ban đầu.

Nguyên lý làm việc của việc đóng lại được thể hiện trong hình dưới đây:

• Phát hiện vấn đề: Khi đoản mạch hoặc quá tải đường dây gây ra dòng điện tăng đột ngột, các cảm biến bên trong recloser sẽ ngay lập tức phát hiện ra.
• Bộ ngắt mạch tức thời: Recloser sẽ nhanh chóng ngắt mạch để cách ly linh kiện bị lỗi. Quá trình vận hành diễn ra gần như tức thời nhằm giảm thiểu tối đa ảnh hưởng của sự cố đến thiết bị, đường dây.
• Chu kỳ chuyển mạch và thời gian trễ: Sau khi cắt mạch, máy đóng lại sẽ đợi một khoảng thời gian trễ nhất định (thường là đặt trước) trước khi tự động đóng lại mạch. Sự chậm trễ là để cho phép các vấn đề tạm thời tự giải quyết.
• Lặp lại vòng lặp và khóa mạch: Nếu sự cố vẫn tiếp diễn, recloser sẽ tiếp tục thực hiện chu kỳ đóng cắt tiếp theo. Mỗi chu kỳ có độ trễ dài hơn chu kỳ trước, cho phép thời gian khắc phục sự cố lâu hơn. Recloser thường được thiết lập để đóng tự động 2 – 4 lần. Nếu vấn đề vẫn chưa được giải quyết, recloser sẽ khóa hoàn toàn mạch điện cho đến khi có sự can thiệp của con người.

Khi kết thúc sự kiện, recloser cung cấp các dữ liệu quan trọng như giá trị công suất (W, VAr), điện áp (V), dòng điện (A) hay tần số (f) để hỗ trợ vận hành lưới điện truyền tải và phân tích lịch sử sự kiện để ngăn ngừa rủi ro tương tự.

Với nguyên lý làm việc thông minh như vậy, recloser không chỉ có chức năng là thiết bị đóng cắt mà còn tích hợp chức năng của nhiều thiết bị khác:

• Thiết bị bảo vệ quá tải và quá áp
• bảo vệ tần số
• Cảm biến tự động đóng mạch
• Thiết bị kiểm soát an toàn đường dây

Vị trí lắp đặt Recloser và điều kiện sử dụng

Recloser được sử dụng trong toàn bộ hệ thống phân phối, từ trạm biến áp đến cột điện dân dụng, từ recloser nhỏ lắp đặt trên đường dây điện một pha đến recloser ba pha lắp đặt trong trạm biến áp và đường dây điện cao thế đến 38kV.

Điều kiện lắp đặt và vận hành:

• Nhiệt độ môi trường -45 độ C trở lên đến +85 độ C trở xuống
• Độ ẩm không khí không được lớn hơn 90%.
• Độ cao lắp đặt tối đa: 3000m so với mực nước biển
• Vị trí lắp đặt không thường xuyên bị rung lắc mạnh.
• Đảm bảo chống sét cho thiết bị
• Móng cột cần được thiết kế và thi công chắc chắn

Các biện pháp phòng ngừa trong quá trình vận hành:

• Giám sát vận hành: Thường xuyên theo dõi các thông số vận hành như dòng điện, điện áp, tần số… đồng thời phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố bất thường.
• Bảo dưỡng định kỳ: Thường xuyên vệ sinh cách điện của recloser, kiểm tra dầu cách điện, siết chặt các điểm đấu nối,… để duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ cho máy.
• Xử lý sự cố: Khi xảy ra sự cố cần nhanh chóng cách ly recloser khỏi hệ thống, xác định nguyên nhân và sửa chữa hoặc thay thế kịp thời.

Tìm hiểu thêm: VCB là gì? Tổng quan về máy cắt chân không VCB

Phân loại máy cắt recloser

Có 3 loại recloser được phân loại phổ biến nhất dựa trên pha điện áp của hệ thống.

Recloser 1 pha

Máy đóng lại một pha được sử dụng để bảo vệ các đường dây một pha, chẳng hạn như các nhánh hoặc vòi của nguồn điện ba pha. Khi xảy ra sự cố chạm đất, một pha có thể bị ngắt trong khi nguồn điện của hai pha còn lại không thay đổi.

Do trọng lượng nhẹ, máy đóng lại một pha thường được lắp trực tiếp vào một cột hoặc trạm biến áp bằng cách sử dụng giá đỡ tích hợp. Loại recloser này có thể được điều khiển bằng bộ điều khiển thủy lực (tích hợp trong thùng recloser) hoặc bộ điều khiển điện tử (đặt trong vỏ riêng), tùy theo thiết kế của nhà sản xuất.

Recloser ba pha

Máy đóng cắt ba pha được sử dụng trên mạch điện ba pha để ngắt kết nối cả ba pha nếu cần thiết trước khi xảy ra tai nạn điện. Việc lựa chọn recloser ba pha dựa trên các tiêu chí sau: dòng điện định mức, cơ cấu ngắt, môi trường cách điện hoặc lựa chọn điều khiển thủy lực hoặc điện tử.

Trong các mạng truyền tải kiểu Châu Âu, máy đóng lại ba pha có khả năng chống lại các sự cố xoay chiều và lỗi tự đóng.

Đóng lại ba lần một lần

Loại recloser này được điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử và có 3 chế độ vận hành:

• Ba pha mở và ba pha khóa: Cả ba pha sẽ đóng mở lần lượt.
• Ngắt một pha và khóa ba pha: mỗi pha hoạt động độc lập, ngắt quá dòng và tự động tắt.
• Ngắt một pha và khóa một pha: Mỗi pha riêng lẻ sẽ bị gián đoạn và chuỗi khóa độc lập với nhau.

Ứng dụng của máy cắt recloser

Recloser là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện hiện đại và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định.

Một số ứng dụng chính của máy cắt recloser:

• Bảo vệ dòng điện trung thế
• Giảm nguy cơ cháy nổ đường dây thông qua bảo vệ chạm đất 500mA, loại bỏ 80% rủi ro cháy nổ
• Cải thiện tự động hóa mạng lưới phân phối điện
• Bảo vệ trạm biến áp ở khu vực nông thôn, dân cư thưa thớt
• Bảo vệ quá dòng một pha trong mạch ba pha
• Bảo vệ thiết bị di động ở phía tải của mạch ba pha

Câu hỏi thường gặp về Recloser

Câu hỏi 1: Sự khác biệt giữa recloser và LBS (Công tắc ngắt tải) là gì?

hồi đáp: Recloser có khả năng tự động đóng mạch sau khi sửa chữa sự cố nhưng LBS không có chức năng này.

Câu hỏi 2: Phảigần hơn thường ĐƯỢC RỒI Cài đặt ở đâu?

hồi đáp: Recloser có thể được lắp đặt ở bất kỳ vị trí nào trên lưới điện truyền tải theo thông số định mức của thiết bị như: trạm biến áp phân phối chính, đường dây phân phối chính hoặc nhánh của trục phân phối chính để bảo vệ đường dây chính trong trường hợp xảy ra sự cố nhánh.

Để tìm hiểu về các thiết bị đóng cắt khác bạn có thể truy cập: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-cb/